Solar RRL:通过控制环境温度调控钙钛矿结晶制备高效MAPbI3体系太阳能电池

钙钛矿太阳能电池是一种兼具高效率和低成本的新一代能源技术,其中,钙钛矿薄膜形貌对于器件性能有重要的影响。对于溶液加工制备的钙钛矿薄膜,从溶液到多晶态钙钛矿薄膜,需要经历溶液态、过渡态和多晶钙钛矿态,以及介于三态之间的两个相转变过程。值得一提的是温度在从溶液到薄膜演变过程中发挥着重要的作用。因此,近年来针对基底温度和退火温度的研究层出不穷。但在实际制备过程中的环境温度也是一个至关重要的因素,却非常容易被研究人员所忽略。

浙江大学陈红征和左立见研究团队基于热旋涂法,发现了不同的环境温度下制备出的钙钛矿薄膜形貌以及钙钛矿太阳能电池器件性能存在明显差异,以此证明了环境温度是控制钙钛矿结晶的一个重要参数。并且在29 ℃的环境温度下得到了能量转换效率高达20.91%的MAPbI3体系钙钛矿太阳能电池。通过更深入的分析表征,当环境温度从23℃提高到29℃时,制得的薄膜的中间相中钙钛矿的成分比例增加,有利于形成大晶粒尺寸的钙钛矿。此外,此项研究还对不同的退火温度对于器件的性能影响进行了系统的表征分析。结果表明,虽然通过延长退火时间可以通过延长晶粒生长时间来增加晶粒尺寸,但合适的环境温度可以在更短的退火时间实现最优的形貌调控,从而避免了热退火造成的不利影响,使电池器件的稳定性和可重复性都大大提高。

这项工作强调了制备过程中环境温度对钙钛矿结晶的重要性,并在商用钙钛矿太阳能电池器件的生产和其他薄膜器件中具有一定的应用潜力。

论文信息:

Manipulating Perovskite Precursor Solidification toward 21% Pristine MAPbI3 Solar Cells

Yuanhang Guo  Haotian Wu  Zhixin Liu  Shiqi Shan  Benfang Niu  Xiaomei Lian  Prof. Lijian Zuo  Prof. Hongzheng Chen

Solar RRL

DOI: 10.1002/solr.202100114